JP2602817B2 - インク記録方法 - Google Patents

インク記録方法

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、スリット状のインク噴出口を用いた静電加
速型インクジェット記録方法に関する。
(従来の技術) 従来より液体インクを記録体上に飛翔させ記録ドット
を形成する所謂インクジェット記録方法が知られてい
る。
このインクジェット記録方法は、他の記録方法と比べ
て騒音が少なく、現像や定着などの処理が不要であると
いう利点を有し、普通紙記録技術として注目されてい
る。
現在までに、多くのインクジェット記録方法が考案,
開示されており、特にインク噴出口をスリット状に形成
したスリットジェット記録方法と呼ばれるインク記録方
法は、スリット状インク噴出口の長手方向にインクの噴
出を制御するための記録電極を多数配設してあり高速記
録が可能であること、インクの目詰まりが生じにくいこ
となどの利点が注目されている。
このスリットジェット記録方法による静電加速型イン
クジェット記録装置は、幅100μm程度で長さが200mm程
度のスリット状インク噴出口内のスリット長手方向に8
本/mm程度の割合で配設された多数の記録電極と、スリ
ット状インク噴出口と対向して設けられた背面電極と、
該背面電極と前記記録電極群から選択した記録電極間に
記録情報に対応した高電圧パルスを印加する手段とを備
えたものである。そして、選択的に高電圧が印加された
記録電極近傍のインクが背面電極方向へ静電力によって
吸引され、インク噴出口と背面電極間に配置された記録
体に付着し、記録情報に対応したインク画点が記録体上
に形成されるように構成されている。
多数の記録電極へ選択的に高電圧パルスを印加する方
法としては、多数の記録電極を各々高電圧パルス発生回
路を接続し、記録情報に対応して前記高電圧パルス発生
回路を選択的に駆動する方法の他に、近年、記録電極の
各々を光導電性絶縁体を介して第1の高電圧印加用電極
に共通接続し、固定抵抗体を介して前記記録電極の各々
を第2の高電圧印加用電極に共通接続し、第1の高電圧
印加用電極と第2の高電圧印加用電極間に直流高電圧を
印加しながら、記録情報に対応した光信号を前記光導電
性絶縁体に照射するこにより、記録電極電位を記録情報
に対応させて変化させる方法(特開昭60−250962号)が
考案された。
上記、光導電性絶縁体に光信号を照射することにより
記録電極電位を変化させる方法は、光導電性絶縁体が受
光した光量に対応して電気抵抗が変化する性質を利用し
たものである。
すなわち、光導電性絶縁体に光信号を照射することに
より、記録電極と第1の高電圧印加電極間の電気抵抗が
RdからRpに変化し、記録電極と第2の高電圧印加電極間
の電気抵抗は一定でその値をRcとすれば、光導電性絶縁
体に光が照射されていないときの記録電極電位Vdとが光
が照射されているときの記録電極電位Vpは、それぞれ次
式で求められる値になる。
よって、光導電性絶縁体に光信号を照射する前後で記
録電極電位が変化し、インクの噴出を制御することがで
きる。
尚、(1)式,(2)式は、第1の高電圧印加電極に
印加した電圧値をV1、第2の高電圧印加電極に印加した
電圧値を−V1としたときのものである。
インクを多数の記録電極が配設されたスリット状イン
ク噴出口から背面電極方向へ静電力によって吸引加速す
るに要する記録電極と背面電極との電位差は、インク噴
出口から背面電極までの距離やインクの表面張力等種々
の要因によって異なるが、インクを選択的に記録紙上に
付着させるためには、記録電極の電位を可能なかぎり大
きく変化させる必要がある。
光導電性絶縁体に光信号を照射することによって記録
電極の電位を変化させる前記従来技術による記録電極電
位変化幅△Vは、前記(1)式および(2)式から次式
で表わされる。
よって、高電圧印加用電極間に印加される電圧2V1
比例して増加するが、記録電極と高電圧印加電極間に介
在させた光導電性絶縁体および固定抵抗体の耐電圧に限
界があり、記録電極の電位変化幅を大きくすることがで
きず、インクの噴出制御が困難であった。
すなわち、従来技術では記録電極電位の変化幅を大き
くできないことから、インク噴出口と背面電極との間隔
を狭くする必要が生じ、背面電極とインク噴出口との間
隔が狭すぎるとインクが連続的に記録紙に付着するなど
の問題点があった。
また、背面電極とインク噴出口との間隔が適切であっ
てもインクの表面張力等、インク物性が経時的に変化し
た場合、記録特性が大幅に変化するという問題点があっ
た。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記した問題点を解決しようとするもので、
記録電極電位の変化幅を拡大することにより、インク噴
出口と背面電極間距離を従来よりも大きくし、記録情報
に忠実なインク画点が形成できる静電加速型インクジェ
ット記録方法を提供することを目的としたものである。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) すなわち本発明は、インク噴出部に設けた記録電極
に、光導電性絶縁体を介して高電圧印加用第1電極を接
続するとともに、該記録電極に固定抵抗体を介して高電
圧印加用第2電極を接続し、前記高電圧印加用第1電極
と高電圧印加用第2電極間に高電圧を印加しながら前記
光導電性絶縁体に記録情報と対応した光信号を照射する
ことにより、前記記録電極の電位を変化させ、前記イン
ク噴出部に記録紙を介して対向配置した背面電極方向に
インクを移動させ、記録情報に対応したインク画点を記
録紙上に形成するインク記録方法において前記高電圧印
加用第1電極と高電圧印加用第2電極のいずれか一方、
または両方に高電圧を周期的に印加することを特長とし
たインク記録方法であり、具体的には例えばインク噴出
部に設けた記録電極に光導電性絶縁体を介して高電圧印
加用第1電極、及び前記記録電極に固定抵抗体を介して
高電圧印加用第2電極をそれぞれ接続して得られるイン
ク記録ヘッドの、前記高電圧印加用第1電極に所定の極
性の高電圧を周期的に印加する手段と、高電圧印加用第
1電極に高電圧が印加されていないとき高電圧印加用第
2電極に高電圧印加用第1電極へ印加した高電圧とは逆
極性の高電圧を印加する手段と、インク噴出部と対向し
て設けた背面電極と、前記背面電極へ前記高電圧印加用
第1電極に印加する高電圧と同期した逆電性の高電圧を
印加する手段、もしくは前記高電圧印加用第2電極に印
加する高電圧と同期した逆極性の高電圧を印加する手段
と、前記光導電性絶縁体に記録情報と対応した光を照射
する手段とを設けることによって実現される。
(作用) 本発明では、高電圧印加用第1電極と高電圧印加用第
2電極へ交互に高電圧を印加するので、両電極に極性が
異なる直流電圧を継続的に印加しながら光導電性絶縁体
に記録情報と対応した光信号を照射する従来技術に比較
して、記録電極電位の変化を大きくすることができる。
すなわち、光導電性絶縁体の光信号が照射されていな
いときの高電圧印加用第1電極と記録電極間の抵抗をRd
とし、記録電極と高電圧印加用第2電極間の抵抗値Rcと
すれば、高電圧印加用第1電極電位をV1としたときの記
録電極電位Vd1となり、同様に高電圧印加用第2電極へ−V1の電圧が印
加された時の記録電極電位Vd2は次式のようになり また、光導電性絶縁体に光が照射され、高電圧印加用
第1電極と記録電極間の抵抗がRpまで低下したときに高
電圧印加用第1電極へV1の電圧が印加された時の記録電
極電位Vp1および高電圧印加用第2電極に−V1の電圧が
印加された時の記録電極電位Vp2はそれぞれ次のように
表わされ 本発明による記録電極電位の変化幅△V′は次式の ようになり、従来技術で得られる記録電極電位の振幅△
Vよりも記録電極電位を大きく変化させることができ
る。
したがって、インク噴出口と背面電極間の距離を従来
よりも拡大することが可能となり、記録用光信号に忠実
なインク画点を記録紙上に形成することができる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明のインク記録方法を用いた記録装置
の主要部を断面略図的に示し、第2図は斜視図で示した
ものである。
インク記録ヘッド1はスリット状インク噴出口形成基
板11とスリット状インク噴出口形成上板12とから構成さ
れている。
第1図および第2図で示したスリット状インク噴出口
形成基板11上の高電圧印加用第1電極14および記録電極
13は、スリット状インク噴出口形成基板11に真空蒸着し
たクローム金属をパターン状にエッチング除去して作成
したもので記録電極13の幅は60μmである。また記録電
極13の配列密度は8本/mmになるように作成し、記録電
極13と高電圧印加用第1電極14の間隔は、40μmになる
ように作成した。
高電圧印加用第1電極14と記録電極13を上記した形状
に作成後、高電圧印加用第1電極14と記録電極13との間
部分にのみ光導電性絶縁体として水素化アモルファスシ
リコンを着膜した。
この水素化アモルファスシリコン膜はプラズマCVD(C
hemical Vapor deposition)法で着膜したもので、水素
化アモルファスシリコンが着膜されている部分の高電圧
印加電極14と記録電極13間の電気抵抗は水素化アモルフ
ァスシリコンに光が照射されていないとき、約1010Ωで
水素化アモルファスシリコン表面の照度が100luxのとき
2.5×108Ωであった。
上記したように、高電圧印加用第1電極14、記録電極
13光導電性絶縁体16を設けたスリット状インク噴出口形
成基板11上にスペーサ17を介してスリット状インク噴出
口形成上板12を載置し、両板を接着固定しインク記録ヘ
ッド1を得た。尚、スリット状インク噴出口形成上板12
には記録電極13と交叉する方向に高電圧印加用第2電極
15が記録電極13を設けたと同一の方法であらかじめ設け
てある。
本実施例では、第1図の様にインク記録ヘッド1を構
成し記録電極13と、高電圧印加用第2電極15間に形成さ
れるインク層18を固定抵抗体として用いたが、記録電極
13の高電圧印加用第2電極15の電界で両電極が腐触され
るのを防止する目的で、アモルファス窒化シリコン膜を
水素化アモルファスシリコン膜の着膜と同様にして設け
てある。
スリット状インク噴出口形成基板11とスリット状イン
ク噴出口形成上板12は、厚さが100μmのポリエステル
フィルムをスペーサ17として用い両者を固定してある。
高電圧印加用第2電極15の幅は3mmで、構成したイン
ク記録ヘットにインクを充填後、記録電極13と高電圧印
加用第2電極15間の電気抵抗を測定したところ1.5×109
Ωであった。
上記したように構成したインク記録ヘッド1の高電圧
印加用第1電極14に波高値+100ボルトパルス幅5m sec
繰り返し周波数100ppsの高電圧パルスを印加し、高電圧
印加用第2電極には、波高値−100ボルトパルス幅5m se
c繰り返し周波数100ppsの高電圧パルスを印加しなが
ら、光導電性絶縁体16上でLEDで点滅させ記録電極13の
電位を測定した。
LEDが点灯しているとき記録電極13の電位はもっとも
高くなり、+85V、LEDが点灯していないとき記録電極13
の電位は−87Vであった。
第3図の特性図はこの様子を示したもので、第3図中
(イ)は高電圧印加用第1電極14の電位、第3図(ロ)
は高電圧印加用第2電極15の電位、第3図(ハ)はLED
の点滅による光導電性絶縁体16上の明暗、第3図(ニ)
は記録電極13の電位、第3図(ホ)は背面電極20へ印加
した高パルス、第3図(ヘ)は背面電極20と記録電極の
電位差波形をそれぞれ示している。また第4図に各電極
へ高電圧を印加するタイミングを調整するための電子回
路の一例を示した。これを用いて、上記したインク記録
ヘッド1のインク噴出口pの先端から400μmの間隔を
介して背面電極20を対向配置し、インク記録ヘッド1の
高電圧印加用第1電極14、高電圧印加用第2電極15に印
加するパルス電圧の波高値をそれぞれ+300ボルト,−3
00ボルトまで高め、背面電極20へは高電圧印加用第2電
極へ印加する−300ボルトのパルス電圧と同期させた+
極性の高電圧パルスを印加し、徐々に背面電極20へ印加
するパルス電圧波高値を高めたところ波高値が+1700ボ
ルトに達した時、インク噴出口pと背面電極20間に介在
させた記録紙30上にLEDの点滅に対応したインク画点が
形成された。
これに対し、比較例として高電圧印加用第1電極14に
+300Vの直流電圧を印加し、高電圧印加用第2電極15に
−300Vの直流高電圧を印加した状態で、光導電性絶縁体
16の部分でLEDを点滅させる実験を行なったところ、イ
ンクを噴出させるに要にした背面電極20への印加パルス
電圧は+1800ボルトと、本発明実施例より100ボルト高
い電圧を要した。また、インク噴出口pと記録紙30間に
インク柱が形成され易かった。第5図(イ)乃至(ニ)
に、この時の電位変化を第3図の場合と同様にして示し
た。この第3図及び第5図を比較すれば、第3図(ヘ)
で背面電極電位と記録電極電位との差で示したように、
インクを背面電極方向へ吸引する電界と、記録電極方向
へ吸引する電界とが交互に働らき、記録信号が途切れて
もインクが噴出する現象を防止する効果がある。これに
対して、第5図(ヘ)に従来技術の背面電極電位と記録
電極電位との差を示したが、この図からも判るようにイ
ンクが噴出しているときは、インクを記録電極方向へ吸
引する電気的力は印加されない。
また本実施例では、光導電性絶縁体を介して記録電極
と接続されている高電圧印加電極には背面電極へ印加す
る高電圧パルスと同一極性の高電圧を周期的に印加して
おり、光導電性絶縁体に光が照射されていないときイン
クが噴出するが、固定抵抗体を介して記録電極と接続さ
れた高電圧印加電極に背面電極と同一極性の高電圧パル
スを印加するようにすれは光が光導電性絶縁体に照射さ
れた時、インクを噴出させることができる。
すなわち、ネガ画像とポジ画像を容易に記録すること
ができる。
〔発明の効果〕
本発明により、インク噴出口内の記録電極電位変化幅
を増大することが可能となり、これよりインク噴出口と
背面電極との間隙を広くして、記録情報に忠実なインク
画点が形成できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例に係るインク記録装置の主要
部断面略図、第2図は同装置の斜視図、第3図は本発明
の一実施例に係る高電圧印加タイミング図、第4図は本
発明の一実施例に係る高電圧パルス発生回路図、第5図
は従来技術によるインク記録装置各部の電位変化図であ
る。 1……インク記録ヘッド、11……スリット状インク噴出
口形成基板、12……スリット状インク噴出口形成工板、
13……記録電極、14……高電圧印加用第1電極、15……
高電圧印加用第2電極、16……光導電性絶縁体、17……
スペーサ、18……インク、20……背面電極、30……記録
紙。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インク噴出部に設けた記録電極に、光導電
    性絶縁体を介して高電圧印加用第1電極を接続するとと
    もに、該記録電極に固定抵抗体を介して高電圧印加用第
    2電極を接続し、前記高電圧印加用第1電極と高電圧印
    加用第2電極間に高電圧を印加しながら前記光導電性絶
    縁体に記録情報と対応した光信号を照射することによ
    り、前記記録電極の電位を変化させ、前記インク噴出部
    に記録紙を介して対向配置した背面電極方向にインクを
    移動させ、記録情報に対応したインク画点を記録紙上に
    形成するインク記録方法において、前記高電圧印加用第
    1電極と高電圧印加用第2電極のいずれか一方または両
    方に高電圧を周期的に印加することを特徴としたインク
    記録方法。
  2. 【請求項2】高電圧印加用第1電極に印加すると高電圧
    と、高電圧印加用第2電極に印加する高電圧とは互いに
    極性が逆であり、かつ一方の高電圧印加用電極に高電圧
    が印加されているときは他方の高電圧印加用電極電位が
    略大地電位であることを特徴とした特許請求の範囲第1
    項記載のインク記録方法。
  3. 【請求項3】インク噴出部に対向して設けた背面電極
    に、高電圧印加用第1電極もしくは高電圧印加用第2電
    極に印加する高電圧パルスと同期した高電圧パルスを周
    期的に印加することを特徴とした特許請求の範囲第1項
    もしくは第2項のいずれかに記載のインク記録方法。
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